DE2147447C3 - Halbleiterbauelement - Google Patents
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Description
miteinander über eine Metallschicht verbunden sind, die
sich über Fenster in der Isolierschicht an die Teilzonen anschließt, wobei sich zwischen diesen Metallschichten
Metallstreifen befinden, die mit der Basiszone in Kontakt stehen. Eine derartige Emitterzonengestalt ist
z.B. aus der FR-PS 15 19 530 bekannt, in der ein
Transistor beschrieben ist, bei dem die inselförmigen Emitterteilzonen von zueinander parallelen streifenförmigen
Metallschichten, die teilweise auf einer Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegen,
und das iii Längsrichtung dieser streifenförmigen Metallschichten abwechselnd schmalere und breitere
Teile aufweisende Basisgebiet zwischen zwei benachbarten Reihen von Emitlerteilzonen von gleichfalls
parallelen streifenförmigen Metallschichten, die ebenfalls teilweise auf der Isolierschicht liegen, über
Kontaktfenster in der Isolierschicht elektrisch kontaktiert sind.
Bei allen diesen bekannten Gestaltungen der Emitterzone wird bei einer gegebenen Gesamtoberfläehe
der Emitterzone eine sehr große Emitterzonenrand-Iänge erhalten. Für Transistoren, die bei sehr hohen
Frequenzen betrieben werden müssen, geht das Bestreben dahin, dieses Verhältnis zwischen Emitterrandlänge
und Emitteroberfläche möglichst groß zu machen, damit ein möglichst hoher Emitterwirkungsgrad
erhalten wird und die Kapazitäten der vorhandenen PN-Übergänge möglichst klein gehalten werden.
In der Praxis wird diesem Bestreben jedoch eine Grenze gesetzt, die durch die bei der Massenherstellung
zu berücksichtigenden Toleranzen gegeben wird. Es üoII
ja verhindert werden, daß die Kontaktfenster in der Isolierschicht zum Teil über den Rand des zu
kontaktierenden Emitter- bzw. Basisgebietes hinausragen, was möglicherweise einen Kurzschluß des Emitter-Basis-Übergangs
zur Folge haben kann. Bei Anwendung der für die Massenherstellung üblichen Photomaskierungsverfahren
ist der Toleranzbereich insbesondere beim Ausrichten der Masken für die Emitter- und
Basiskontaktfenster besonders eng, wenn die Emitter- und Basisgebiete wenigstens in einer Richtung sehr
geringe Abmessungen aufweisen. Außerdem wird meistens sichergestellt, daß sich die Metallschichten, mit
denen die Basisgebiete kontaktiert werden, nicht oberhalb der Emittergebiete befinden, weil die Isolierschicht
oberhalb der Emitterzone meistens beträchtlich dünner als oberhalb der Basiszone ist, so daß eine große
Gefahr von Kurzschlüssen über Löcher in dieser dünnen Isolierschicht besteht. Um diese Anforderung zu
erfüllen, ist, bei Emitter- und Basisgebieten mit wenigstens in einer Richtung sehr kleinen Abmessungen,
auch ein sehr enger Toleranzbereich beim Ausrichten der Maske für die Metallisierung erforderlich.
Infolge der erwähnten besonders strengen Anforderangen wird bei den bekannten Transistoren bei
Anwendung von Emitter- und Basisgebieten mit wenigstens in einer Richtung sehr geringen Abmessungen
der Ausschuß bei der Massenherstellung verhältnismäßig
hoch sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art zu
schaffen, das zur Verwendung bei sehr hohen Frequenzen geeignet ist und eine sehr große Emitterrandlänge
aufweist, dennoch aber eine verhältnismäßig große Ausrichttoleranz bei der Herstellung der Kontaktfenster
und der Metallisierung zuläßt und daher auf einfache Weise reproduzierbar hergestellt werden kann.
Der Erfindung liegt dabei u. a. die Erkenntnis
zugrunde, daß bei einer bestimmten Anbringung der Emitter- und Basiskontaktfenster der Toleranzbereich
beim Ausrichten der unterschiedlichen Masken weniger eng als bei bekannten Transistoren zu sein braucht,
wod".rch eine wesentlich höhere Ausbeute bei Massenherstellung erhalten wird.
Die genannte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Kontaktfenster auf den
streifenförmigen Emittergebieten und auf den streifenförmigen Basisgebieten nur oberhalb der breiteren Teile
dieser streifenförmigen Gebiete befinden.
Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung weist gegenüber den oben beschriebenen bekannten Emitterzonengestaltungen
den wesentlichen Vorteil auf, daß die Lag«n der Emitter- und Basiskontaktfenster gegeneinander
verschoben sind, wodurch ein größerer Toleranzbereich beim Ausrichten der Masken erhalten wird.
Ferner können die streifenförmigen Emitter- und Basisgebiete außerhalb der Stellen, an denen die
Kontaktfenster angebracht werden, d. h. an den Stellen der sogenannten schmaleren Teile, sehr schmal
ausgebildet werden, ohne daß dem durch den Toleranzbereich beim Ausrichten der Masken eine Grenze
gesetzt wird.
Ein weiterer Vorteil des Halbleiterbauelements nach der Erfindi-ng besteht darin, daß die erhaltene
Emitterrandlänge in bezug auf die Emitteroberfläche prößer als bei bekannten Emitterzonengestaltungen,
wie der »overlay-Struktur« und der »gelochten Emitterstruktui«, ist. In bezug auf die »gelochte
Emitterstruktur« weist das Halbleiterbauelement nach der Erfindung außerdem noch den Vorteil auf, daß die
streifenförmigen Emittergebiete durch die streifenförmigen Basisgebiete voneinander getrennt sind, so daß
bei Verwendung von Emitter-Reihenwiderständen der Strom durch jedes Emittergebiet mittels eines derartigen
Reihenwiderstandes maßgeblich beeinflußt werden kann, um eine homogene Emitterstromverteilung zu
erhalten, wodurch u. a. zweiter Durchschlag verhindert werden kann. Dies ist bei der »gelochten Emitterstruktur«
nur teilweise erreichbar, weil in dieser zwischen benachbarten Emitter-Reihenwiderständen über die
Emitterzone ein Strom fließen kann. Auch kann bei dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung die Metallschicht
für die Basiskontaktierung erwünschtenfalls lediglich oberhalb der Emitterzone angebracht werden,
was bei der »gelochten Emitterstruktur« nicht möglich ist.
Ein wesentlicher Vorteil des Halbleiterbauelements nach der Erfindung gegenüber der erwähnten »interdigitalen
Struktur« besteht ferner darin, daß, wie sich errechnen läßt, bei gleicher Basisoberfläche und
gleicher Emitterrandlänge die Teilung der streifenförmigen Emittergebiete, d. h. der jeweilige Abstand
zwischen zwei Mittellinien, größer als bei der »interdigitalen Struktur« ist. Dadurch kann der Metallstreifen, der
mit einem Emittergebiet in Kontakt ist, breiter sein, was einen geringeren Spannungsabfall über diesem Metallstreifen
zur Folge hat.
Obwohl auch streifenförmige Emitter- und Basisgebiete mit z. B. völlig oder teilweise durch gebogene
Linien oder Zickzacklinien begrenzten schmaleren und breiteren Teilen angewandt werden können, wird in der
Praxis oft eine Gestaltung bevorzugt, bei der wenigstens die einander zugewandten langen Seiten zweier
benachbarter streifenförmiger Emittergebiete rechteckförmig abgesetzte Teile aufweisen, d. h., daß sie
praktisch völlig durch zueinander praktisch senkrechte gerade Linienstücke gebildet werden, die die streifenförmigen
Emittergebiete in schmalere Teile mit praktisch konstanter und gleicher Breite und in breitere
Teile mit gleichfalls praktisch konstanter und gleicher Breite unterteilen. Das zwischenliegende streifenförmige
Basisgebiet hat dann ebenfalls zwei lange Seiten mit rechteckförmig abgesetzten Teilen. Dabei können die
Ecken der rechteckförmigen Teile mehr oder weniger abgerundet sein.
Die andere lange Seite eines Emittergebietes kann dabei durch eine gerade Linie gebildet werden, z. B.
wenn sich dieses Gebiet am Ende einer Folge streifenförmiger Emittergebiete befindet. Es ist aber
vorteilhaft, wenn mindestens ein und vorzugsweise alle i<
streifenförmigen Emittergebiete zu ihrer Mittellinie in Streifenrichtung symmetrisch sind. Dadurch wird ein
(symmetrischer) besonders gedrängter Aufbau mit maximaler Emitterrandlänge erhalten.
Die schmaleren Teile und auch die breiteren Teile eines streifenförmigen Emitter- oder Basisgebietes
können untereinander verschiedene Längen aufweisen — in Richtung des betreffenden streifenförmigen
Gebietes gesehen. Vorzugsweise weisen aber die schmaleren Teile und auch die breiteren Teile der
streifenförmigen Emitter- und Basisgebiete, in der Längsrichtung dieser streifenförmigen Gebiete gesehen,
die gleiche Länge auf. Dabei kann bei einem streifenförmigen Gebiet die Länge der schmaleren Teile
von der der breiteren Teile verschieden sein, während auch die schmaleren und die breiteren Teile die gleiche
Länge aufweisen können, derart, daß eine möglichst günstige Emitterrandlänge, ein möglichst günstiger
Basiswiderstand und eine möglichst günstige Emitter-Basis-Kapazität erhalten werden.
Mit Rücksicht auf die im allgemeinen geringe Dicke der Isolierschicht auf der Emitterzone werden vorzugsweise
der gegenseitige Abstand der streifenförmigen Emittergebiete und die Breite der Metallschicht, die die
zwischen den Emittergebieten liegenden streifenförmigen Basisgebiete kontaktiert, derart gewählt, daß sich
die Metallschichten, die die Basiszone kontaktieren, nicht oberhalb der Emitterzone erstrecken.
Obowohl die streifenförmigen Emittergebiete, weil sie jeweils völlig von der Basiszone umgeben sind, als
gesonderte Emitter eines sogenannten Mehremittertransistors betrieben werden können, werden diese
Emittergebiete in den meisten Fällen vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden sein. Dabei können
erwünschtenfalls in diese Verbindungsleitungen Reihenwiderstände aufgenommen sein. Die Verbindung der
einzelnen Emittergebiete kann völlig oder teilweise mittels außerhalb des Halbleiterkörpers vorhandener,
vorzugsweise metallischer, Leiter oder auch völlig oder teilweise mittels eines zu den Emittergebieten gehörigen
Halbleitergebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp hergestellt werden.
Einige Ausführungsformen des Halbleiterbauelements nach der Erfindung sind an Hand der Zeichnung
im folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement nach der Erfindung,
Fig.2 schematisch einen Querschnitt durch das
Halbleiterbauelement längs der linie U-II der F i g. 1,
Fig.3 schematisch einen Querschnitt durch das
Halbleiterbauelement längs der Linie III-III der F i g. 1,
Fig.4 schematisch einen Querschnitt durch das
Halbleiterbauelement längs der Linie IV-IV der F i g. 1, F i g. 5 eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement
nach Fig. 1, in der die Grenzen der diffundierten Gebiete dargestellt sind,
F i g. 6 bis 8 schematisch Querschnitte durch das Halbleiterbauelement nach F i g. 1 in aufeinanderfolgen
den Herstellungsstufen längs der Linie IV-IV der F i g. und
F i g. 9 eine Draufsicht auf verschiedene andere mögliche Ausführungen der Gestaltung der Emitterzone
und den Kontakt an der Emitter- und der Basiszone eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung.
Die Figuren sind der Deutlichkeit halber schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet. Insbesondere di
Abmessungen in der Dickenrichtung sind übertrieben groß dargestellt. Entsprechende Teile sind mit den
gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Das in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Halbleiterbauele ment enthält einen Halbleiterkörper 1 aus Silicium, der
aus einem N-Ieitenden Substrat 2 mit einer Dicke von 100 um und einem spezifischen Widerstand von
0,07 Ω · cm besteht, auf dem eine epitaktische N-leitende
Siliciumschicht 3 mit einem spezifischen Widerstand von 0,9 Ω · cm und einer Dicke von 14 μιη angewachsen
ist. Dieser Halbleiterkörper 1 enthält einen Transisto mit einer N-leitenden durch die epitaktische Schicht 3
gebildeten Kollektorzone, einer P-leitenden Basiszone (4, 5), die in die epitaktische Schicht 3 hineindiffundiert
ist und an eine praktisch flache Oberfläche 6 de Halbleiterkörpers 1 grenzt, die mit einer Isolierschicht 8
aus Siliciumoxid überzogen ist, und mit einer N-Ieitenden Emitterzone, die sieben streifenförmige, praktisch
parallele Emittergebiete 8 enthält (siehe F i g. 2,3,4), di
völlig von der Basiszone (4,5) umgeben sind und an die Oberfläche 6 grenzen.
Die streifenförmigen Emittergebiete 8 bestehen aus abwechselnd schmaleren Teilen 9 und breiteren Teilen
10 (siehe F i g. 1), wobei mindestens zwei, und in diesem Beispiel alle, aufeinanderfolgende breitere Teile 10 eines
streifenförmigen Emittergebietes 8 zwei aufeinanderfolgenden breiteren Teilen 10 eines benachbarten streifen
förmigen Emittergebietes 8 gegenüber liegen. Dadurch wird zwischen jedem Paar benachbarter Emittergebiet
8 ein an die Oberfläche 6 grenzendes streifenförmige Basisgebiet 11 (siehe Fig.2 und 3) mit gleichfalls
abwechselnd schmäleren Teilen 12 und breiteren Teiler 13 (siehe F i g. 1) gebildet Die Emittergebiete 8 und di«
Basisgebiete 11 sind dabei elektrisch mit teilweise aul der Oxidschicht 7 liegenden Aluminiumschichten 14 un
15 (in F i g. 1 durch gestrichelte Linien begrenzt) übei Kontaktfenster 16, 17 in der Oxidschicht 7 verbunden
wobei sich die Kontaktfenster 16 auf den streifenförmi gen Emittergebieten 8 nur oberhalb der breiteren Teile
10 dieser Gebiete 8 befinden, während sich die Kontaktfenster 17 auf den streifenförmigen Basisgebie
ten 11 nur oberhalb der breiteren Teile 13 diesel Gebiete 11 befinden.
Die P-leitende Basiszone 4, 5 besteht bei diesen Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen verschiedene
Dotierung und Eindringtiefe, und zwar einem Teil 4, ii
dem die Emitterzone angebracht ist, und einen ringförmigen Randteil 5 mit höherer Dotierung um
Eindringtiefe zum Erhalten einer genügend hohei Kollektor-Basis-Durchschlagspannung. Zugleich mi
dem Basisrandteil 5 ist ein Gebiet 18 (siehe F i g. 1 und 4 eindiffundiert, an das sich auf einer Sehe di
Emitterkontaktschichten 14 und auf der anderen Sein eine Aluminiumschicht 19 anschließen (siehe Fig. 1)
Zwischen jeder Emitterkontaktschicht 14 und de
Aluminiumschicht 19 befindet sich somit ein Emitter-Reihenwiderstand,
der durch den zwischen der Aluminiumschicht 19 und der betreffenden Emitterkontaktschicht
14 liegenden Teil des Widerstandsgebietes 18 gebildet wird. Die streifenförmigen Emittergebiete 8
sind alle elektrisch über die Emitterkontaktschichten 14, die Aluminiumschicht 19 und das Widerstandsgebiet 18
miteinander verbunden. Die Basiskontaktschichten 15 sind alle mit einer Aluminiumschicht 20 verbunden. Auf
den Aluminiumschichten 19 und 20 sind auf bekannte übliche Weise Emitter- und Basis-Anschlußleiter angebracht
— in den Figuren nicht dargestellt —, während an dem Substrat 2 eine Kontaktschicht 21 angebracht
ist, die als Kollektorkontakt dient und auf der Bodenplatte einer Umhüllung befestigt wird.
Die Figuren zeigen, daß sich die Basiskontaktschichten 15 nicht oberhalb der Emittergebiete 8 erstrecken,
wodurch ein Kurzschluß über die dünnen, sich oberhalb der Emittergebiete 8 befindenden Teile der Oxidschicht
7 verhindert wird. Die langen Seiten der Emittergebiete
8 sind alle rechteckförmig abgesetzt und bestehen aus
praktisch zueinander senkrechten Linienstücken, so daß sowohl die schmaleren als auch die breiteren Teile der
streifenförmigen Emitter- und Basisgebiete 8 bzw. 11 alle eine konstante und gleiche Breite aufweisen. Alle
streifenförmigen Emittergebiete 8 sind zu ihrer Mittellinie 22 (in Fig. 1) symmetrisch, während die
schmäleren Teile (9,12) und auch die breiteren Teil (10, 13) der Emitter- und Basisgebiete 8 und 11, in der
Längsrichtung dieser Gebiete gerechnet, die gleiche Länge haben.
Das beschriebene Halbleiterbauelement läßt sich z. B.
auf folgende Weise herstellen. Es wird von einer N-Ieitenden Siliciumscheibe 2 mit einem spezifischen
Widerstand von 0,07 Ω · cm und einer Dicke von 200 μπι ausgegangen. Eine Oberfläche dieser Siliciumscheibe
wird durch Polieren und Ätzen möglichst frei von Kristallfehlern gemacht, wonach auf dieser
Oberfläche nach einem bekannten üblichen Verfahren eine spitaktische Schicht 3 aus N-Ieitendem Silicium mit
einem spezifischen Widerstand von 0,9 Ω · cm und einer Dicke von 14 μΐη niedergeschlagen wird. Auf der
so erhaltenen Siliciumscheibe können gleichzeitig mehrere Halbleiterbauelemente hergestellt werden.
Die weitere Herstellung wird an Hand der Draufsicht nach F i g. 5 und der Querschnitte nach den F i g. 6,7 und
8 längs der Linie IV-IV der F i g. 1 beschrieben. Zunächst wird durch thermische Oxidation während 90 Minuten
bei 1100° C in feuchtem Sauerstoff eine Oxidschicht auf der epitaktischen Siiiciumschicht 3 angebracht, in die
durch Anwendung eines bekannten üblichen photolithographischen Verfahrens Fenster geätzt werden, durch
die anschließend Bor zur Bildung des Widerstandsgebietes 18 und des ringförmigen Basisrandteils 5 eindiffundiert
wird. Der Schichtwiderstand der Gebiete 5 und 18 beträgt 63 Ω pro Quadrat. In die dabei erhaltene
Oxidschicht werden öffnungen zum Durchführen einer weiteren Basisdiffusion geätzt wobei eine Anordnung
nach der F i g. 6 erhalten wird. Dabei wird auch oberhalb
des Gebietes 18 eine öffnung in der Oxidschicht angebracht, um nach der anschließend durchgeführten
Basisdiffusion oberhalb des Teils 4 der Basiszone und oberhalb des Widerstandsgebietes 18 eine Oxidschicht
gleicher Dicke zu erhalten. Die Basiskontaktfenster und die zum Kontaktieren des Widerstandsgebietes 18 in
der Oxidschicht anzubringende öffnung können dann unbedenklich gleichzeitig geätzt werden, ohne daß die
Gefahr vor Unterätzung an den Basiskontaktöffnungen vorliegt.
Nach der Basisdiffusion, bei der Bor mit einer derartigen Oberflächenkonzentration eindiffundiert
wird, daß ein Schichtwiderstand von 135 Ω pro Quadrat
s erhalten wird, ist ein A.ufbau, wie in Fig. 7 gezeigt,
vorhanden. Dabei beträgt die Eindringtiefe des Basisrandteils 5 und des Widerstandsgebiets 18 etwa 4 μΐη
und die Eindringtiefe des Teiles 4 der Basiszone etwa 1,7 μηι.
,ο Nach dem Ätzen der Emitterdiffusionsfenster in die
Oxidschicht werden die streifenförmigen Emittergebiete 8 durch eine Phosphordiffusion mit einem Oberflächenwiderstand
von 9 Ω pro Quadrat und einer Eindringtiefe von 1 μηι erzeugt. Dann ist ein Aufbau
,5 vorhanden, den Fig. 5 in Draufsicht und Fig.8 im
Querschnitt längs der Linie IV-IV zeigt. Dabei werden die in Fig.5 schematisch dargestellten scharfen Ecken
des Randes der rechteckförmigen Gebiete oder Gebietsteile infolge seitlicher Diffusion tatsächlich
etwas abgerundet sein.
Nun werden mit Hilfe einer einzigen Maske die Basis- und Emitterkontaktfenster und das zum Kontaktieren
des Widerstandsgebietes 18 erforderliche Kontaktfenster angebracht. Dabei ist der Toleranzbereich beim
Ausrichten dieser Maske in bezug auf das gebildete Diffusionsmuster beträchtlich größer als z. B. bei einer
»interdigitaien Struktur«, bei der die streifenförmigen Emittergebiete die gleiche Breite wie die schmäleren
Teile der streifenförmigen Emittergebiete 8 haben.
Nach dem Ätzen der Emitter- und Basiskontaktfenster werden die Aluminiumschichten 14, 15, 19 und 20
auf übliche Weise aufgedampft und wird das Substrai 2 auf der Unterseite abgeätzt, bis die Gesamtdicke der
Siliciumscheibe etwa ΓΙ5μΐη beträgt, wonach das
Halbleiterbauelement nach bekannten üblichen Verfahren fertiggestellt und in einer geeigneten Umhüllung
untergebracht wird.
Die Breite der Metallschichten 14 kann dabei größer sein, wodurch der Spannungsabfall über diesen Schichten
kleiner als bei einer vergleichbaren »interdigitalen Struktur« mit streifenförmigen Emittergebieten gleichmäßiger
Breite sein kann. Es kann nämlich nachgewiesen werden, daß, bei gleicher Oberfläche der Basiszone
und bei gleicher Emitterrandlänge, bei dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung der jeweilige Abstand
zwischen zwei Mittellinien der streifenförmigen Emittergebiete größer ist.
Statt der in den F i g. 1 und 5 gezeigten Form der streifenförmigen Emittergebiete können auch andere
Formen verwendet werden. Einige solche Möglichkeiten sind beispielsweise in F i g. 9 dargestellt, wobei die
Bezugsziffern mit denen des in den Fi g. 1 bis 8 gezeigten Beispiels übereinstimmen.
Es sei bemerkt, daß auf derselben Siliciumscheibe mehrere Basiszonen angebracht werden können, wobei zur Steigerung der zu liefernden Leistung auf demselben Halbleitersubstrat mehrere Transistoren des beschriebenen Aufbaus mit gemeinsamer Kollektorzone hergestellt werden können, wobei die Basiszonen sowie die Emittergebiete jeweils miteinander verbunden sind.
Es sei bemerkt, daß auf derselben Siliciumscheibe mehrere Basiszonen angebracht werden können, wobei zur Steigerung der zu liefernden Leistung auf demselben Halbleitersubstrat mehrere Transistoren des beschriebenen Aufbaus mit gemeinsamer Kollektorzone hergestellt werden können, wobei die Basiszonen sowie die Emittergebiete jeweils miteinander verbunden sind.
Ferner kann der Transistor zusammen init anderen
Schaltungselementen einen Teil einer monolithischen integrierten Halbleiterschaltung bilden.
Ein weiteres Beispiel für ein Halbleiterbauelement mit Transistoraufbau, das nach der Erfindung ausgebildet
werden kann, sind Thyristoren. Als Isolierschicht für Halbleiterbauelemente mit Transistoraufbau können
statt Siliciumoxid auch Siliciumnitrid. Aluminiumoxid
oder Kombinationen derselben verwendet werden. Des Sj
weiteren können die Emitterreihenwiderslände als jj
Metallschichtwiderstände ausgeführt sein. Sie können ji
aber auch weggelassen werden. Ii
Hierzu 3 Blatl Zeichnungen
Claims (7)
1. Halbleiterbauelement mit Transistoraufbau mit einem Halbleiterkörper mit einer Kollektorzone von
einem ersten Leitfähigkeitstyp, mindestens einer an eine ebene und wenigstens teilweise mit einer
Isolierschicht überzogene Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzenden Basiszone von einem
zweiten Leitfähigkeitstyp und einer nur an diese Oberfläche grenzenden und weiter völlig von der
Basiszone umgebenen Emitterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei die Emitterzone mindestens
zwei streifenförmige zueinander parallele Emittergebiete enthält, die aus abwechselnd schmäleren und
breiteren Teilen bestehen, und mindestens zwei aufeinanderfolgende breitere Teile eines ctreifenförmigen
Emittergebietes zwei aufeinanderfolgenden breiteren Teilen eines benachbarten streifenförmigen
Emittergebietes gegenüber liegen, wodurch zwischen den benachbarten streifenförmigen
Emittergebieten ein an die ebene Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzendes streifenförmiges Basisgebiet
mit gleichfalls abwechselnd schmäleren und breiteren Teilen gebildet ist, und die streifenförmigen
Emitter- und Basisgebiete von wenigstens teilweise auf der Isolierschicht liegenden streifenförmigen
Metallschichten über Kontaktfenster in der Isolierschicht elektrisch kontaktiert sind, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Kontaktfenster (16,17) auf den streifenförmigen Emittergebieten (8)
und auf den streifenförmigen Basisplatten (11) nur oberhalb der breiteren (10, 13) Teile dieser
streifenförmigen Gebiete befinden.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die einander
zugewandten langen Seiten zweier benachbarter streifenförmiger Emittergebiete (8) rechteckförmig
abgesetzte Teile aufweisen.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein und
vorzugsweise alle streifenförmigen Emittergebiete (8) zu ihrer Mittellinie in Streifenrichtung (22)
symmetrisch sind.
4. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
schmäleren Teile (9,12) und auch die breiteren Teile (10, 13) der streifenförmigen Emitter- (8) und
Basisgebiete (U), in der Längsrichtung dieser streifenförmigen Gebiete die gleiche Länge aufweisen.
5. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die streifenförmigen Metallschichten (15), die die Basiszone (4,5) kontaktieren, nicht oberhalb der
Emitterzone (8) erstrecken.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Emittei gebiete (8) elektrisch miteinander
verbunden sind.
7. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eines oder mehrere der streifenförmigen Emittergebiete (8) mit einem Emitterserienwiderstand versehen
sind.
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit
Transistoraufbau mit einem Halbleiterkörper mit einer Kollektorzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp,
mindestens einer an eine ebene und wenigstens teilweise mit einer Isolierschicht überzogene Oberfläche
des Halbleiterkörpers grenzenden Basiszone von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einer nur an diese
Oberfläche grenzenden und weiter völlig von der Baiszone umgebenen Emitterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp,
wobei die Emitterzone mindestens zwei streifenförmige zueinander parallele Emittergebiete
enthält, die aus abwechselnd schmäleren und breiteren Teilen bestehen, und mindestens zwei aufeinanderfolgende
breitere Teile eines streifenförmigen Emittergebietes zwei aufeinanderfolgenden breiteren Teilen eines
benachbarten streifenförmigen Emittergebietes gegenüber liegen, wodurch zwischen den benachbarten
streifenförmigen Emittergebieten ein an die ebene Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzendes streifenförmiges
Basisgebiet mit gleichfalls abwechselnd schmäleren und breiteren Teilen gebildet ist, und die
streifenförmigen Emitter- und Basisgebiete von wenigstens teilweise auf der Isolierschicht liegenden streifenförmigen
Metallschichten über Kontaktfenster in der Isolierschicht elektrisch kontaktiert sind.
Ein solches Halbleiterbauelement ist aus der DE-AS 18 11 389 bekannt Die Herstellung von Transistoren für
eine verhältnismäßig hohe Leistung und hohe Frequenz erfordert die Lösung verschiedener Probleme, z. B. das
Erreichen eines hohen Emitterwirkungsgrades bei verhältnismäßig hohen Emitterströmen und einer
möglichst gleichmäßigen Verteilung des Emitterstromes über die Emitterzonenoberfläche.
Die Versuche, für diese Probleme eine möglichst befriedigende Lösung zu finden, haben zu verschiedenen
Gestaltungen der Emitterzonen geführt. Dabei besteht die wichtigste Aufgabe darin, eine Emitterzonengestaltung
zu erhalten, die bei einer gegebenen Emitteroberfläche eine möglichst große Emitterrandlänge
aufweist, weil die Injektion von Minoritätsladungsträgern im wesentlichen längs des Randes der
Emitterzone erfolgt.
Eine erste Emitterzonengestaltung ist aus der obengenannten DE-AS 18 11 389 bekannt.
Bei einer zweiten aus der FR-PS 15 33 541 bekannten Emitterzonengestaltung, im folgenden als »interdigitale
Struktur« bezeichnet, enthält die Emitterzone streifenförmige Gebiete konstanter Breite und dia Emitter- und
Basiskontaktschichten sind als ineinander eingreifende, meistens kammförmige Muster ausgebildet, wobei im
allgemeinen sowohl die Emitter- als auch die Basiszone praktisch über ihre ganze Oberfläche durch eine
Metallschicht über öffnungen », der Isolierschicht kontaktiert sind.
Bei einer dritten, z.B. aus der DE-PS 12 81036
bekannten Emittergestaltung, im folgenden als »gelochte Emitterstruktur« bezeichnet, ist in einer zusammenhängenden
Emitterzone eine Anzahl von öffnungen angebracht, über die sich die Basiszone bis zu der
Oberfläche des Halbleiterkörper? erstreckt Sowohl die
Emitterzone als auch die Oberflächenteile, an die die Basiszone grenzt, sind dabei über Fenster in der
Isolierschicht mittels streifenförmiger ineinander eingreifender Metallschichten kontaktiert.
Bei en.^r vierten bekannten Emitterzonengestaltung,
der sogenannten »overlay-Struktur«, besteht die Emitterzone aus einer Vielzahl voneinander getrennter
Teilzonen, die in Reihen angeordnet und in jeder Reihe
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US3902188A (en) * | 1973-08-15 | 1975-08-26 | Rca Corp | High frequency transistor |
GB2095912B (en) * | 1981-03-31 | 1984-12-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Snap action switch |
US4654687A (en) * | 1985-03-28 | 1987-03-31 | Francois Hebert | High frequency bipolar transistor structures |
DE3788500T2 (de) * | 1986-10-31 | 1994-04-28 | Nippon Denso Co | Bipolarer Halbleitertransistor. |
EP0302188B1 (de) * | 1987-05-12 | 1994-03-16 | Friedrich Prof. Dr.-Ing. Jarchow | Stufenlos wirkendes hydrostatisch-mechanisches Lastschaltgetriebe |
JPH0712045B2 (ja) * | 1988-03-02 | 1995-02-08 | 株式会社東海理化電機製作所 | 電流検出素子 |
US5554880A (en) * | 1994-08-08 | 1996-09-10 | Semicoa Semiconductors | Uniform current density and high current gain bipolar transistor |
US5932922A (en) * | 1994-08-08 | 1999-08-03 | Semicoa Semiconductors | Uniform current density and high current gain bipolar transistor |
JP3253468B2 (ja) * | 1994-12-05 | 2002-02-04 | シャープ株式会社 | 半導体装置 |
US5723897A (en) * | 1995-06-07 | 1998-03-03 | Vtc Inc. | Segmented emitter low noise transistor |
KR101960076B1 (ko) * | 2013-01-31 | 2019-03-20 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
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